JP4581379B2 - 発熱体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、暖房、加熱、乾燥などの熱源として用いることのできる発熱体およびその製造方法に関するものである。

従来、この種の発熱体としては、図７，８に記載されているように、電気絶縁基板１４に一対の銅箔電極１５がホットメルト接着剤１６によって貼り付けられており、この一対の銅箔電極１５の間に発熱体材料１７が形成されている。

これらの電気絶縁基板１４及び銅箔電極１５及び発熱体材料１７の表面はホットメルト接着剤付きの電気絶縁フィルム１８で被覆されている。銅箔電極１５のリード接続部にはあらかじめ半田１９が形成され、その後に電気絶縁フィルム１８が被覆されている。

リード線２０との接続は、リード線２０の半田２１を半田ごてによって加熱し、ホットメルト接着剤付き電気絶縁フィルム１８に貫通穴を形成すると共に、これら半田１９及び半田２１を接合することで行う（例えば、特許文献１）。
特開昭５７−２０２０７９号公報

しかしながら、従来の発熱体を用いて、例えば、細かく枝分かれしたり、曲線を伴う複雑な電極パターンを形成しようとしても、金属箔材をホットメルト接着剤で基板上に貼りつける方法では加工が困難であり、実用上は、単純な平行電極パターンに留まっていたのが現実であった。

当然ながら、エッチングのような高度な工程を使用すれば複雑なパターンを描くことは可能であるが、通常、電極が形成される面積は極めて小さくて、大半の電極材料を除去することになり、特に、大きな面積の発熱体の場合、省資源及び材料価格の観点から、極めて実現性に乏しい状況にあった。

また、金属箔材からなる電極では、伸縮性や柔軟性のある発熱体を形成しようとしても、強度が強すぎるためにおのずから限界がある上に、伸縮や曲げを繰返されたときの耐久性が大きな課題であった。

一方、エポキシ樹脂中に銀粉末を分散させたような導電性ペーストを用い、印刷によって電極を形成するような場合は、曲線を伴う複雑な電極パターンを形成することは容易であり、伸縮性や柔軟性にも対応できるが、従来の発熱体のように被覆を施す前に端子部に半田付けをしようとしても、樹脂成分によってはじかれるために半田を形成することはできなかった。

したがって、被覆を貫通してリード線を半田付けするという構成は実現できなかった。このように、半田付けのできない材料を電極に使用する場合には、被覆した後に電極の一部が露出するように様々な工夫を凝らし、その部分に圧着端子でリード線を接続する方法が一般的であった。

被覆した後に電極の一部を露出させるためには、電極の一部が被覆の外に出るように延長するか、蛇行させる等の余分なパターンが必要であった。また、電極の一部に離型紙を設けておいて、被覆後にその箇所に孔を開けるか、被覆に孔を開け、その孔が電極の所定の位置に来るような工法で加工する等、複雑な工程が必要であった。

なお、圧着による端子接続では、樹脂収縮による圧着力低下が伴うので、接触抵抗を増大させない格別の対策が別途必要であった。

また、特例的には、電極の一部を露出させる必要がなく、被覆の外側から端子を食い込ませる方式の端子も考案されているが、電流に制約があり、電流が大きい用途には対応できなかった。

このように、従来の発熱体では、細かく枝分かれしたり、曲線を伴う複雑な電極パターンを形成できず、柔軟性や伸縮性にも乏しいものであったが、被覆の外から半田でリード線を接続することは可能であった。

一方、印刷可能な導電性ペーストによる電極では、細かく枝分かれしたり、曲線を伴う複雑な電極パターンを形成することは容易であり、柔軟性や伸縮性にも対応可能なものであったが、被覆の外から半田でリード線を接続することはできなかった。また、その代替のリード線接続方法も、構成や工程が複雑であったり、樹脂収縮による接触抵抗対策が必要であったり、大電流では使用できない等、様々な課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解消したもので、生産性に優れ、しかも許容電流が大きく、信頼性に優れた発熱体を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明の発熱体は、樹脂中に導電性の金属粉末を分散した導電性ペーストから形成されてなる１対以上の電極と、前記電極の間に形成される発熱可能な抵抗体と、前記電極の給電部に形成される端子部材と、前記端子部材に形成される熱溶融性の接合金属と、前記抵抗体及び前記電極及び前記端子部材及び前記接合金属の全体を一体に被覆する外装材と、前記接合金属と溶融接合が可能な熱溶融性の結合金属を接続部に溶着されてなるリード線からなり、前記電極と前記端子部材とが導電性樹脂材料を介して電気的及び物理的に接合されてなると共に、前記外装材の熱溶融によって形成される貫通穴を経由して、前記結合金属と前記接合金属が溶融接合されて前記端子部材と前記リード線が電気的及び物理的に接合されてなるようにしたものである。

本発明の発熱体は、電極と端子部材とが導電性樹脂材料を介して電気的及び物理的に接合されてなると共に、外装材の熱溶融によって形成される貫通穴を経由して、結合金属と接合金属が溶融接合されて、端子部材とリード線が電気的及び物理的に接合されてなるものである。この結果、発熱体の任意の位置に、しかも、全面に外装を施した後に、許容電流が大きく、高信頼性かつ高生産性の給電部を形成できる。この構成は、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる場合や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合には、極めて有用である。

本発明の実施の形態は、樹脂中に導電性の金属粉末を分散した導電性ペーストから形成されてなる１対以上の電極と、前記電極の間に形成される発熱可能な抵抗体と、前記電極の給電部に導電性樹脂材料を介して形成される端子部材と、前記端子部材の表面に形成される熱溶融性の接合金属と、前記抵抗体及び前記電極及び前記端子部材及び前記接合金属の全体を一体に被覆する外装材と、前記接合金属と溶融接合が可能な熱溶融性の結合金属を接続部に溶着されてなるリード線からなり、前記電極と前記端子部材とが導電性樹脂材料を介して電気的及び物理的に接合されてなると共に、前記外装材の熱溶融によって形成される貫通穴を経由して、前記結合金属と前記接合金属が溶融接合されて、前記端子部材
と前記リード線が電気的及び物理的に接合されてなるものである。

電極の給電部に形成される端子部材は導電性樹脂材料を介して電極に接合されるようにしてあって、電極の材質に係わらず電気的及び物理的接合を可能にする。

導電性樹脂組成物は通常、薄肉の面状に形成されるために、接合部の抵抗値は極めて低くなり、大電流を流すことができる。また、面状に接合されるために十分な強度を確保できる。

この接合強度は、端子部材の外側に形成される外装材が端子部材を支えるので、一層、強固なものとなる。

そして、この端子部材に形成される熱溶融性の接合金属とリード線の接続部に溶着される熱溶融性の結合金属は、溶融温度以上の加熱状態において、外装材の熱溶融による貫通穴を経由して、接合金属と結合金属が互いに熱溶融することによって溶着される。この結合は金属同士の結合であり、電極とリード線を電気的及び物理的に強固に接続することができる。

また、外装材に設けられる貫通穴は結合金属あるいは接合金属が相互に充填するために、気密性も得られる。この端子部材は電極の任意の位置に形成することが可能であり、リード線の接続位置の変更が容易である。

外装材の外側からリード線接続が可能であるために、端子部材の形成位置に影響されることなく、外装材を施すことを可能にする。この結果、発熱体の任意の位置に、許容電流が大きく、高信頼性かつ高生産性の給電部を形成できる。この構成は、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる場合や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合には、極めて効果的である。

電極と接合される面には導電性樹脂材料を形成し、他方の面には熱溶融性の接合金属を形成した端子部材を電極の給電部に配置している。この構成であれば、特に、リード線を接続したいと思われる電極の部位に、導電性樹脂材料及び接合金属が備わった端子部材を、その導電性樹脂材料側が電極に接するように配置し、外装材を形成するだけで、外装材の外側からリード線接続が可能な構成が得られる。

導電性樹脂材料、端子部材、接合金属を、順次、個別に形成する必要がなくなり、加工精度の向上と加工時間の大幅な短縮を可能にするものである。

電極は樹脂中に導電性の金属粉末を分散した導電性ペーストから形成する。樹脂中に導電性の金属粉末を分散した電極の場合、印刷などの加工法によって複雑なパターンを描くことができる反面、電極に含まれる樹脂が熱溶融した金属をはじく性質があるために、熱溶融性の接合金属でリード線を接合することができない。

このような電極に対して電気的及び物理的な接合が可能である導電性樹脂材料を介して端子部材を形成し、その端子部材の表面に熱溶融性の接合金属を形成し、この接合金属とリード線の結合金属が外装材の熱溶融による貫通穴を経由して、互いに熱溶融によって溶着されて電極とリード線を電気的及び物理的に強固に接続することができる。

端子部材は金属の薄板であり、導電性樹脂材料との接合面が粗面化されている。この構成であれば、金属の薄板と導電性樹脂材料との間の接着表面積の増大やアンカー効果等によって、電極との接着強度をさらに高めることができる。この結果、より剥離強度の強い
、信頼性の高い端子接続を可能にする。

端子部材は電解金属箔より形成されてなるものである。電解金属箔は厚みが均質で純度の高い箔を作製することが可能であり、薄肉でも充分な導電性が得られるために、柔軟性に優れた端子部材を形成できる。

端子部材は圧延金属箔より形成されてなるものである。圧延金属箔は伸びに対して容易に破断しない性質があるために、耐屈曲性に優れた端子部材を形成できる。

端子部材は表面に異種の金属を鍍金した金属薄板より形成されてなるものである。端子部材に異種の金属を鍍金することにより、耐食性を向上したり、接触抵抗を減らしたりすることができる。また、オレフィン系樹脂に銅箔を用いる場合の銅害を緩和することもできる。これらの作用によって、端子部の特性向上ならびに信頼性の改善を図ることができる。

端子部材に複数の開口部が形成されてなるものである。端子部材に複数の開口部が形成されることにより、導電性樹脂材料が端子部材の側面及び背面に回り込むとともに、気泡の発生による空隙が減少するために、電極と端子部材の間の接着強度を改善することができる。端子部材の強度が必要とされる場合に極めて効果的である。

端子部材は繊維状にしている。端子部材が繊維状であることによって、導電性樹脂材料が端子部材の繊維状部分に入り込むために強固に結合することができる。また、柔軟性が付与されるために、変形や衝撃などの様々なストレスに対する耐久性が改善される。

電極に接合される面の端子部材に導電性樹脂材料と粘着性材料が併置されてなるものである。導電性樹脂材料は電極との電気的接続とともに物理的接続を担うものであるが、粘着性材料はこの物理的接続を補強し、端子部材としての信頼性を高める作用がある。

また、この粘着性材料の粘着力によって、端子部材を所定の位置に仮固定することが容易にできるようになるために、外装材によって完全に固定する構成を可能にする。

導電性樹脂材料が熱硬化性であり、電極に接合される際は未硬化の状態であるものである。導電性樹脂材料が電極に接合される際は未硬化の状態であるために、樹脂は熱溶融性を保持しており、電極に熱接着が可能となる。電極に熱接着した後に硬化させることにより、導電性樹脂材料の本来の接着強度が発揮される。

導電性樹脂材料が熱硬化性であるとともに、流動性を付与するための溶剤を含有し、電極に接合される際は未硬化であるとともに溶剤分の大半が除去された状態にあるものである。導電性樹脂材料を印刷等の方法で端子部材に形成するためには、導電性樹脂材料が未硬化であるとともに適度な流動性が必要である。そのためには、流動性を付与するための溶剤を含有させることが効果的である。

しかしながら、溶剤を含有する状態の未硬化の導電性樹脂材料を用いて端子部材を電極に接合すると、硬化の際の加熱等によって溶剤が発泡現象を引き起こし、十分な接着強度が得られなくなる。

導電性樹脂材料が電極に接合される際は未硬化であるとともに溶剤分の大半が除去された状態であるために、樹脂は熱溶融性を保持しており、しかも、残存溶剤による発泡が生じない状態での熱接着が可能である。この結果、導電性樹脂材料本来の接着強度が発揮され、電極との十分な接着強度が得られる。

導電性樹脂材料が共重合ポリエステルを主成分とする樹脂とイソシアネートの硬化剤を含有するものである。電極に接合される際はイソシアネートが未反応の状態であるために共重合ポリエステルが熱溶融性であり、電極との接着を可能とする。

共重合ポリエステルは熱溶着性に優れた樹脂であると同時にイソシアネートによって硬化するが、硬化後も柔軟であり、端子部材と電極は柔軟性を保持した状態で強固に接着される。

この結果、変形や衝撃などの様々なストレスでの信頼性を向上させることができる。

導電性樹脂材料が所定の温度以下では反応性を制限された硬化剤を含有している。導電性樹脂材料を端子部材に形成する過程では何らかの熱処理を必要とする場合が多いが、所定の温度以下では反応性を制限された硬化剤を含有させることによって、未反応の状態で熱処理することが可能になる。

硬化剤が未反応の状態で処理されることにより、導電性樹脂材料が電極に接合される際は熱溶融性を保持しており、電極との熱接着が可能である。この熱接着の後に、硬化剤の反応温度以上に加熱して硬化させることによって、導電性樹脂材料の本来の強固な接着強度が得られる。

また、所定の温度以下では反応性を制限された硬化剤を含有することによって、未硬化の状態を長期に維持管理できるようになるために、導電性樹脂材料が形成された端子部材の保存期間を長くすることができる。

導電性樹脂材料が共重合ポリエステルを主成分とする樹脂と所定の温度以下では反応性を制限されたブロック型イソシアネートの硬化剤を含有してなるものである。

電極に接合されるまではブロック型イソシアネートが未反応の状態で熱処理されるために、共重合ポリエステルは熱溶融性を保持しており、電極との熱接着が可能である。

電極との熱接着後に硬化剤のブロックが解除される温度以上で熱反応させることによって共重合ポリエステルは硬化し、熱硬化した共重合ポリエステル本来の強固な接着強度が得られる。また、共重合ポリエステルは硬化後も柔軟であり、変形にも強い接着強度が得られる。

さらに、所定の温度以下では熱反応を抑制されたブロック型イソシアネートを用いることにより、未硬化の状態を長期に維持管理できるようになるために、導電性樹脂材料が形成された端子部材の保存期間を長くすることができる。

導電性樹脂材料と電極が同種の樹脂を含有している。電極及び導電性樹脂材料が共に同種の樹脂を含有することによって熱融着による接合を容易にすると同時に、熱硬化後には強固な接着強度が得られるようになる。

電極が熱硬化性であり、導電性樹脂材料が前記電極に接合される際は前記電極が熱硬化されている。熱硬化前の電極は熱融着は容易であるが、被接着体としての強度が弱くなるために、端子部材との間で十分な接着強度が得られない。熱硬化後の電極に未硬化の導電性樹脂材料を接合し、導電性樹脂材料を熱硬化させることによって端子部に必要とされる十分な接着強度を確保することができる。

また、樹脂中に導電性の金属粉末を分散した導電性ペーストを印刷、乾燥することによって形成された１対以上の電極と、前記電極の間に形成される発熱可能な抵抗体と、前記電極の給電部に導電性樹脂材料を介して形成される端子部材と、前記端子部材の表面に形成される熱溶融性の接合金属と、前記抵抗体及び前記電極及び前記端子部材及び前記接合金属の全体を一体に被覆する外装材と、前記接合金属と溶融接合が可能な熱溶融性の結合金属を接続部に溶着されてなるリード線からなり、前記端子部材の一方の面に前記導電性樹脂材料を形成すると共に他方の面に前記接合金属を形成した後、前記導電性樹脂材料が前記電極の給電部に接すると共に前記接合金属が前記端子部材の表面に現れるように配置し、その後、前記外装材を形成し、さらにその後、前記接合金属が位置する前記外装材の表面に前記結合金属を溶着した前記リード線を近づけ、加熱することによって前記接合金属と前記結合金属が前記外装材の熱溶融によって形成される貫通穴を経由して溶融接合し、前記端子部材と前記リード線が電気的及び物理的に接合されてなるものである。

予め、端子部材の電極と接合される面には導電性樹脂材料が、他方の面には熱溶融性の接合金属が形成されているために、端子部材には電極あるいはリード線との電気的及び物理的接合を果たすために必要な構成が全て備わっている。端子を接続する電極の部位に、導電性樹脂材料の面が電極に接するように配置してから外装材を形成することによって、端子部材が形成される。

この端子部材には熱溶融性の接合金属が形成されているために、リード線の結合金属部分を外装材を挟んだ状態で近づけ、加熱加圧することによって接合金属と結合金属が外装材の熱溶融によって貫通穴を形成すると同時に溶融接合し、端子部材とリード線が電気的及び物理的に接合される。

この製造方法による接続は、外装材を介するものではなく、金属同士の結合であるから、電極とリード線を電気的及び物理的に強固に接続することができる。

また、外装材に設けられる貫通穴は結合金属あるいは接合金属が相互に充填するために、気密性も得られる。この端子部材は電極の任意の位置に接合することが可能であり、リード線の接続位置の変更が容易である。また、端子部材の位置に関係なく、全面に外装材を施した後に、リード線を接続することを可能にする。この結果、発熱体の任意の位置に、許容電流が大きく、高信頼性かつ高生産性の給電部を形成できる。

端子部材の導電性樹脂材料が熱硬化性であり、熱硬化温度以下で熱処理された後に電極に接合され、外装材を被覆する過程で熱硬化される。

導電性樹脂材料は熱硬化性であるが、熱硬化温度以下で熱処理することによって溶剤などの揮発性成分を除去できる。未硬化の導電性樹脂材料は熱溶融性を保持しており、電極に熱接着することが可能である。

電極に熱接着された未硬化の導電性樹脂材料は、外装材を形成する際に高温にさらされるために硬化し、強固に接着される。その熱硬化の過程において、揮発分が除去されているために発泡せず、緻密な構造となり、十分な強度が得られる。

端子部材の導電性樹脂材料が熱硬化性であり、熱硬化温度以下で熱処理された後に電極に接合され、リード線を接合する過程で熱硬化されてなるものである。導電性樹脂材料は熱硬化性であるが、熱硬化温度以下で熱処理することによって溶剤などの揮発性成分を除去できる。

未硬化の導電性樹脂材料は熱接着性であり、電極に熱接着可能である。電極に熱接着さ
れた未硬化の導電性樹脂材料は、リード線を接合する過程で高温にさらされるために硬化し、強固に接着される。

その熱硬化の過程において、揮発分が除去されているので発泡せず、緻密な構造となり、十分な強度が得られる。

端子部材の導電性樹脂材料が形成される面の一部に粘着性剤が併置され、前記粘着性剤の粘着性によって前記導電性樹脂材料が電極に接するように配置し、その後、抵抗体及び前記電極及び前記端子部材及び接合金属の全体を一体に被覆する外装材を形成している。

導電性樹脂材料は電極との電気的接続とともに物理的接続を担うものであるが、粘着性材料はこの物理的接続を補強し、端子部材としての信頼性を高める作用がある。また、この粘着性材料の粘着力によって、端子部材を所定の位置に仮固定することが容易にできるようになるために、仮固定の後、外装材以降の工程によって完全に固定する手順を可能にする。

端子部材は、その一方の面にはクリーム半田を塗布後、加熱することによって接合金属を形成し、他方の面には熱硬化性の導電性樹脂ペーストを塗布後、硬化温度以下で溶剤分を除去して導電性樹脂材料を形成している。

クリーム半田は印刷などによって加工できるために厚みや形状を揃えやすく、外装材を形成する際のラミネート作業などで、凹凸による空気混入や外装材の破れを解消することができる。

また、導電性樹脂材料は熱硬化性であるが、熱硬化温度以下で熱処理することによって溶剤などの揮発性成分を除去できる。未硬化の導電性樹脂材料は熱溶融性を保持しており、電極に熱接着可能である。

電極に熱接着された未硬化の導電性樹脂材料は、外装材の形成やリード線の接合などの際に、高温にさらされるために硬化し、強固に接着される。その熱硬化の過程において、揮発分を含まないので発泡せず、緻密な構造となり、十分な強度が得られる。

端子部材は、多数の端子部材が集合した大きな板状に形成し、これを分割することによって形成されている。

クリーム半田は印刷などによって多数の半田を大きな板面に形成できる。また、導電性樹脂材料も印刷などによって広い面積に形成することが可能である。したがって、端子部材は、多数の端子部材が集合した大きな板状に形成し、これを分割することによって、合理的に製造することができる。

以下本発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

（実施例１）
図１，２，３において、１は１８８μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた基板、２は一対の電極であり、導電性銀ペーストを印刷、乾燥することによって上記基板１上に形成したものである。

上記導電性銀ペーストは共重合ポリエステル樹脂中に導電性付与材として銀粉末を分散し、さらに、硬化剤としてイソシアネートを適量添加して作製されたものを使用している
。

上記電極２は主電極と同主電極から分岐される枝電極から構成され、対応する電極２の枝電極が交互に位置するように配置されている。

３は正抵抗温度特性を有する抵抗体であり、エチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックの混練物をペースト化したものを、電極２の面に印刷、乾燥して形成している。

電極２の給電部分には端子部材４が形成されており、またこれら電極２と端子部材４の間は導電性樹脂５によって電気的及び物理的に接合されている。

端子部材４は７０μｍ厚みの銅板を使用し、導電性樹脂５は共重合ポリエステルに導電性付与材として銀粉末を分散し、さらに、硬化剤としてイソシアネートを適量添加して作製された導電性ペーストを使用している。

これらの電極２及び抵抗体３が形成された基板１の全体は、５０μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムに３０μｍ厚みの熱溶融性樹脂フィルムを積層した外装材６によって被覆されている。外装材６は熱溶融性樹脂フィルムの融点以上に設定されたラミネートロールによって熱融着によって形成されている。

そして、端子部材４には半田による熱溶融性の接合金属７が、リード線には半田による熱溶融性の結合金属８がそれぞれ形成され、外装材６を貫通する穴に接合金属７と結合金属８の溶融相とが充填され、端子部材４とリード線９とを電気的及び物理的に接続している。

次に、実施例１の発熱体の製造方法について説明を加える。まず、ポリエチレンテレフタレートフィルムからなる基板１に導電性銀ペーストを印刷し、乾燥させて一対の電極２を形成する。乾燥条件は１５０℃で３０分とし、電極２を構成する共重合ポリエステル樹脂がイソシアネートによって完全に硬化するようにしている。

次いで、抵抗体ペーストを印刷し、１５０℃で３０分の乾燥条件で抵抗体３を形成する。しかる後、電極２の端子接続部分に導電性樹脂５を塗布し、その上に端子部材４を乗せて圧着する。

さらに、端子部材４の中央部に半田からなる熱溶融性の接合金属７を半田ごてによって形成する。接合金属７を形成する時の加熱によって、導電性樹脂５に含まれるイソシアネートの硬化反応を引き起こし、端子部材４を電極２の端子接続部分に固定する。この後、外装材６を表面温度１７０℃のラミネートロールで熱融着して、発熱体本体部分が完成する。次に、端子部材４にリード線９を接続して発熱体が完成する。

リード線９の先端には半田からなる熱溶融性の結合金属８を溶着しておき、この結合金属８の部分を半田ごてで加熱しながら、端子部材４に形成された接合金属７を被覆する外装材６の表面に押し当てる。この時、半田ごての熱によって外装材６が溶融すると同時に、端子部材４の表面に形成されていた接合金属７とリード線９の先端に溶着された結合金属８が一体に溶融する。

この結果、接合金属と結合金属が相互に溶融して接合した相が外装材６の溶融穴を埋め、溶融相が形成されるとともに、端子部材４とリード線９の電気的及び物理的な接続が完了する。実施例１の発熱体についてリード線９の破断強度を測定した結果、１０ｋｇｆ近辺の強度があり、十分に実用に耐えることを確認した。また、端子部分に連続５Ａの電流
を流しても温度上昇は２Ｋ以下であり、これも実用上、問題がないことを確認した。

電極２の給電部に形成される端子部材４は、導電性樹脂材料５を介して電極２に接合されるために、電極２の材質が共重合ポリエステル樹脂中に導電性付与材として銀粉末を分散したような、いわゆる、樹脂系の導電性ペーストであっても、電気的及び物理的接合を可能にする。当然、金属の薄板のような電極であっても電気的及び物理的接合が可能であって、電極の材質による制約を受けることなく端子部材４を接合できる。

また、導電性樹脂材料５は薄肉の面状で介在するために、接合部の抵抗値を極めて低く設定することが可能であり、大電流を流し続けてもほとんど発熱しないようにすることができる。加えて、接合面積を確保することによって十分な強度を確保することができるものである。

さらに、端子部材４の外側に形成される外装材６が端子部材４を支えるので、この接合強度を一層、強固なものとすることができる。そして、この端子部材に形成される熱溶融性の接合金属７とリード線の接続部に溶着される熱溶融性の結合金属８は、溶融温度以上の加熱状態において、外装材の熱溶融による貫通穴を経由して、接合金属７と結合金属８が互いに熱溶融することによって溶着される。

この結合は金属同士の結合であり、電極２とリード線９を電気的及び物理的に強固に接続することができる。外装材に設けられる貫通穴は結合金属７あるいは接合金属８が相互に充填するために、気密性が保持される。この端子部材４は電極２の任意の位置に形成することが可能であり、リード線９の接続位置の変更が容易である。

また、端子部材４がどの位置に形成されようとも、外装材６を施した後から、リード線９を接続することを可能にする。

この結果、発熱体の任意の位置に、許容電流が大きく、高信頼性かつ高生産性の給電部を形成できる。

この構成は、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる場合や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合には、極めて効果的である。

（実施例２）
図４は実施例２の発熱体を示す。実施例２が実施例１と構成上で異なる点は、端子部材４と導電性樹脂１０と接合金属７が一体に形成された構成となって形成されていることと、導電性樹脂１０の組成に工夫が加えられていることである。

実施例２の発熱体の製造方法について説明をする。まず、ポリエチレンテレフタレートフィルムからなる基板１に導電性銀ペーストを印刷し、乾燥させて一対の電極２を形成する。

導電性銀ペーストは共重合ポリエステル樹脂中に導電性付与材として銀粉末を分散し、さらに、硬化剤としてイソシアネートを適量添加して作製されたものを使用している。

乾燥条件は１５０℃で３０分とし、電極２を構成する共重合ポリエステル樹脂がイソシアネートによって完全に硬化するようにしている。

次いで、抵抗体ペーストを印刷し、１５０℃で３０分の乾燥条件で抵抗体３を形成する
。図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、電極２の端子接続部分に、端子部材４を置く。端子部材４は７０μｍ厚みの銅板を使用し、その１面には、導電性樹脂１０が、他の面には半田からなる接合金属７があらかじめ形成されており、その導電性樹脂１０が形成されている面が、電極２に接するようにする。

導電性樹脂１０は、共重合ポリエステルに導電性付与材として銀粉末を分散し、さらに、硬化剤としてイソシアネートを適量添加して作製された導電性ペーストを使用している。この段階の導電性樹脂１０は、イソシアネートによる硬化反応が生じないように低温で乾燥されているために熱可塑性を保持しており、融点以上の温度で加圧すれば電極２との熱融着が可能である状態にある。

この場合、特に、電極２と導電性樹脂１０は同種の樹脂を使用しているために熱融着性は極めて良く、十分な熱融着強度が得られる。この後、図４の（ｃ）に示すように、外装材６を表面温度１７０℃のラミネートロールで熱融着して、発熱体本体部分が完成する。このラミネートロールによる加熱と加圧によって導電性樹脂１０は電極２に熱融着するとともに、これまで未反応状態におかれていたイソシアネートによる共重合ポリエステルの硬化反応が進み、電極２と強固に接合される。

次に、端子部材４にリード線９を接続して発熱体が完成する。図４の（ｄ）に示すように、リード線９の先端には半田からなる結合金属８を溶着しておき、この結合金属８の部分を半田ごてで加熱しながら、端子部材４に形成された接合金属７を被覆する外装材６の表面に押し当てる。

この時、半田ごての熱によって外装材６が溶融すると同時に端子部材４の表面に形成されていた接合金属７とリード線８の先端に溶着された結合金属８が一体に溶融しする。

この結果、接合金属と結合金属が相互に溶融して接合した相が外装材６の溶融穴を埋め、溶融相が形成されるとともに、端子部材４とリード線９の電気的及び物理的な接続が完了する。

この時の加熱によってイソシアネートによる共重合ポリエステルの硬化反応はさらに進み、電極２との接合はさらに強固なものとなる。

実施例２の発熱体は、予め、端子部材４に電極２と接合される面には導電性樹脂材料１０を、他方の面には熱溶融性の接合金属７を形成するものである。この構成であれば、特に、リード線９を接続したいと思われる電極２の部位に、導電性樹脂材料１０、端子部材４、接合金属７を、個別に形成する必要はなく、導電性樹脂材料１０と接合金属７が備わった端子部材４をリード線９の接続部分に配置させるだけの、極めて、簡易な構成とすることができる。

（実施例３）
実施例３の発熱体は、端子部材１１と導電性樹脂１２と接合金属１３が一体となった端子部品を分割によって合理的に形成する製造方法に関するものである。

図５、６に示すものは、端子部材１１と導電性樹脂１２と接合金属１３が一体となった構成が分割される前の構成である。

まず、７０μｍ厚みの銅板からなる分割前の端子部材１１の表面側に、直径８ｍｍの円形パターンでクリーム半田を印刷した後に、２３０℃のオーブン中で加熱することによって接合金属１３を形成した。

クリーム半田は生産性に優れるだけでなく、形状を揃えやすく、厚み寸法を一様なものとすることができるなどの特長がある。次いで、この分割前の端子部材１１の背面に、導電性樹脂１２を形成するための導電性ペーストを、スクリーン印刷によって全面に塗布し、溶剤分を除去するために１００℃で３０分間乾燥して導電性樹脂１２を形成した。

導電性樹脂１２を形成するための導電性ペーストには、共重合ポリエステルを硬化させる硬化剤が添加されているが、約１３０℃以下の温度域ではほとんど硬化反応を生じないブロック型のイソシアネートを使用している。

したがって、この段階の導電性樹脂１２は溶剤分は乾燥によって除去されているが、樹脂は未硬化であるために、熱可塑性を有しており、電極材料との熱融着が可能である。また、熱硬化の過程において、溶剤分による発泡がなく、緻密な構造となり、強度が大幅に改善される。このようにして形成された端子部材１１と導電性樹脂１２と接合金属１３が一体となったものが図５の破線部分で分割され、端子接続に必要な部品が得られる。

このような手順にて、端子部材１１と導電性樹脂１２と接合金属１３が一体となって形成された端子部品を、高精度にかつ合理的に製造することができる。

なお、上記の実施例１、実施例２、実施例３の一部を置き換えて、以下の構成とすることによって、更なる作用及び効果をもたらすことができる。

まず、端子部材に銅板のような単なる金属の薄板を使用するのではなく、導電性樹脂材料との接合面を粗面化した金属板に置き換えることによって、導電性樹脂材料との間の接着表面積を増大させ、剥離強度を強化することができる。また、銅板を粗面化する際に、粗面凸部の先端が広がるような形状とすることによって、アンカー効果を付与し、剥離強度をなお一層高めることができる。このような、粗面化の方法としては、表面研磨、電気的あるいは化学的な手法による鍍金、エッチング等が有用であり、電気鍍金ではアンカー効果を付与することができる。

また、端子部材に銅板のような単なる金属の薄板を使用するのではなく、電解金属箔に置き換えることによって、厚みが均質で純度の高い箔を作製することが可能となり、薄肉でも充分な導電性が得られるために、柔軟性に優れた端子部材を形成できる。

また、端子部材に銅板のような単なる金属の薄板を使用するのではなく、圧延金属箔に置き換えることによって、伸びに対して容易に破断しない性質が付与され、耐屈曲性に優れた端子部材を形成できる。

また、端子部材に銅板のような単なる金属の薄板を使用するのではなく、表面に耐食性の金属を鍍金することにより、接触抵抗を減らしたり、酸化劣化による抵抗値増大を抑制することができる。また、オレフィン系樹脂に銅箔を用いる場合には、銅害を緩和することもできる。鍍金材料としては、ニッケル、錫、半田等のように酸化に強く、導電性を阻害しない金属を選択することができる。

また、端子部材に銅板のような単なる金属の薄板を使用するのではなく、角穴や丸穴などの開口部が形成された材料に置き換えることによって、導電性樹脂材料が端子部材の開口部のエッジあるいは背面に回り込むために、接着強度を大きく改善することができる。端子部材の強度を要求されるような場合に極めて効果的であり、開口部の形状や数、配置を吟味することによって、強度を大きく改善できる。

また、端子部材に銅板のような単なる金属の薄板を使用するのではなく、繊維状の材料に置き換えることによって、導電性樹脂材料が端子部材の繊維状部分に入り込むために、接着強度を大きく改善することができる。また、柔軟性を付与することも可能であり、耐屈曲性に優れた端子部材を形成できる。

さらに、電極に接合される面の端子部材に導電性樹脂材料だけでなく、粘着性材料を併置させることによって、導電性樹脂材料による電極との物理的接続を補強し、端子部材としての信頼性を高めることができる。また、この粘着性材料の粘着力によって、端子部材を所定の位置に仮固定することが容易にできるようになる。仮固定ができれば、生産性が高まるとともに位置精度が改善される。仮固定された端子部材は、外装材によって完全に固定されるために、剥離強度及び信頼性に優れた端子部材を形成することができる。

なお、通常、端子形成部分は電気絶縁、封止及び補強などの目的で樹脂モールドなどの処理がなされるが、この構成は本発明においても有用であり、端子部の信頼性を高めることができることは言うまでもない。

また、導電性樹脂材料としては共重合ポリエステルに限定されるものでなく、エポキシ、シリコン、アクリルなどの多くの反応性を有する樹脂の中から選択できる。また、硬化剤もイソシアネートに限定されるものではなく、樹脂に応じた様々な材料の中から選定できる。

以上、実施例に基づいて説明を加えたが、本発明はこれらの実施例及びそこで示される数値あるいは材料に限定されることなく、同様の作用と効果があるものである。

以上のように本発明にかかる発熱体は、発熱体の任意の位置に、しかも、全面に外装を施した後に、許容電流が大きく、高信頼性かつ高生産性の給電部を形成できるもので、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる場合や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合には、極めて有用である。

本発明の実施例１の発熱体の構造を示す平面図 図１のＡ〜Ａ’断面図 要部拡大断面図 本発明の実施例２の発熱体の製造手順を示す工程図 本発明の実施例３の分割前の端子部品の構造を示す平面図 同側面図 従来の発熱体を示す平面図 同断面図

１ 基板
２ 電極
３ 抵抗体
４、１１ 端子部材
５、１０、１２ 導電性樹脂
６ 外装材
７、１３ 接合金属
８ 結合金属
９ リード線

Claims (2)

1. 樹脂中に導電性の金属粉末を分散した導電性ペーストから形成されてなる１対以上の電極と、前記電極の間に形成される発熱可能な抵抗体と、前記電極の給電部に導電性樹脂材料を介して形成される端子部材と、前記端子部材の表面に形成される熱溶融性の接合金属と、前記抵抗体及び前記電極及び前記端子部材及び前記接合金属の全体を一体に被覆する外装材と、前記接合金属と溶融接合が可能な熱溶融性の結合金属を接続部に溶着されてなるリード線からなり、前記電極と前記端子部材とが導電性樹脂材料を介して電気的及び物理的に接合されてなると共に、前記外装材の熱溶融によって形成される貫通穴を経由して、前記結合金属と前記接合金属が溶融接合されて、前記端子部材と前記リード線が電気的及び物理的に接合されてなる発熱体。
2. 樹脂中に導電性の金属粉末を分散した導電性ペーストを印刷、乾燥することによって形成された１対以上の電極と、前記電極の間に形成される発熱可能な抵抗体と、前記電極の給電部に導電性樹脂材料を介して形成される端子部材と、前記端子部材の表面に形成される熱溶融性の接合金属と、前記抵抗体及び前記電極及び前記端子部材及び前記接合金属の全体を一体に被覆する外装材と、前記接合金属と溶融接合が可能な熱溶融性の結合金属を接続部に溶着されてなるリード線からなり、前記端子部材の一方の面に前記導電性樹脂材料を形成すると共に他方の面に前記接合金属を形成した後、前記導電性樹脂材料が前記電極の給電部に接すると共に前記接合金属が前記端子部材の表面に現れるように配置し、その後、前記外装材を形成し、さらにその後、前記接合金属が位置する前記外装材の表面に前記結合金属を溶着した前記リード線を近づけ、加熱することによって前記接合金属と前記結合金属が前記外装材の熱溶融によって形成される貫通穴を経由して溶融接合し、前記端子部材と前記リード線が電気的及び物理的に接合されてなる発熱体の製造方法。

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